tutkielma.pdf, 350 kB - Helsinki.fi

Tulokset osoittavat kondensaattorin impedanssin olevan kääntäen verrannollisen kondensaattorinkapasitanssiin.5.7.2 Hetkellinen jännite, sähkövirta ja teho kondensaattorissaIdeaalisessa kondensaattorissa jännitehäviö on vaihe-eron π/2 sähkövirran jäljessä.Kondensaattorin kuluttama teho vaihtelee ajan suhteen sinimuotoisesti: on vuoroin positiivinen,vuoroin negatiivinen ja keskimäärin nolla. Siten kondensaattori ei kuluta energiaa,vaan vuoroin varastoi sitä sähkökentän energiaksi ja vuoroin syöttää sitä takaisinpiiriin. Näihin idealisointeihin päädytään seuraavankaltaisten tutkimusten perusteella.kanavaan 2~RCI(t)potentiometriinU(t)kanavaan 1Kuva 5.7.6. Hetkellisen jännitteen ja sähkövirran mittaaminen.Rakennetaan kuvan 5.7.6. kytkentä. Käytetään pieniresistanssista etuvastusta. Mitataanoskilloskoopilla tai tietokoneeseen liitetyllä mittausjärjestelmällä hetkellinen sähkövirtaja jännitehäviö kondensaattorissa (vertaa lukuun 5.4.). Määritetään kuvaajista jännitehäviönja sähkövirran välinen aika- ja vaihe-ero. Mikäli mahdollista siirrytään mittausohjelmistontaulukkolaskentaohjelmaan ja määritetään kondensaattorin kuluttama tehoajan funktiona. [2, s. 61; 8, s. 79; 11, s. 212]Koetta kokeiltiin kondensaattorilla, jonka kapasitanssi oli 470 µF. Etuvastuksen resistanssioli 10 Ω ja vaihtojännitteen taajuus 50 Hz.Kuvasta 5.7.7. nähdään, että jännitteen nollakohdat osuvat sähkövirran ääriarvokohtiinja kääntäen. Virta on suurin silloin kuin jännite kasvaa voimakkaimmin. Vaihtojännitteenja -virran jakson pituus on 20 ms. Jännite on 5 ms sähkövirran jäljessä, jotenvaihe-ero on noin π/2. Edelleen havaitaan kondensaattorissa kuluvan tehon olevan vuoroinnegatiivinen ja vuoroin positiivinen. Keskimäärin tehonkulutus on lähes nolla.Havaintoja mallinnetaan seuraavasti: Kondensaattorissa mitattu jänniteU(t) = U 0 sin ωtilmaisee kondensaattorilain mukaan kondensaattorin varauksen Q = CU, missä C onkondensaattorin kapasitanssi. Mitattu sähkövirta on puolestaan kondensaattorin latausvirta34